(57)【要約】      （修正有）【課題】  液晶表示装置のコストダウンを図る。【解決手段】  赤色を発光する赤色ＬＥＤチップと、緑色を発光する緑色ＬＥＤチップと、青色を発光する青色ＬＥＤチップが任意の配列方法により複数個配置されてなるＬＥＤチップ基板と、ＬＥＤチップ基板の上部に配設され、各ＬＥＤチップから発光される各色を拡散する拡散部と、ＬＥＤチップ基板により発せられている光に基づいて光量を検出する光量検出部と、光量検出部で検出された光量に基づき、ＬＥＤチップ基板に供給する電流を調整する調整部とを備える。【選択図】  図４
2006269375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色を発光する赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップと、緑色を発光する緑色ＬＥＤチップと、青色を発光する青色ＬＥＤチップが任意の配列方法により複数個配置されてなるＬＥＤチップ基板と、
上記ＬＥＤチップ基板の上部に配設され、上記各ＬＥＤチップから発光される各色を拡散する拡散手段と、
上記ＬＥＤチップ基板により発せられている光に基づいて光量を検出する光量検出手段と、
上記光量検出手段で検出された光量に基づき、上記ＬＥＤチップ基板に供給する電流を調整する調整手段とを備えることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
上記赤色ＬＥＤチップ、上記緑色ＬＥＤチップ及び上記青色ＬＥＤチップは、波長の温度依存性を示すパラメータが±５０Ｋ（ケルビン）以内であることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
上記光量検出手段は、上記赤色ＬＥＤチップ、上記緑色ＬＥＤチップ及び上記青色ＬＥＤチップにより発せられる光に基づいて光量を検出することを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項４】
上記光量検出手段は、上記赤色ＬＥＤチップ、上記緑色ＬＥＤチップ及び上記青色ＬＥＤチップによりせられる光に基づいて検出した光量から、輝度及び色度情報を抽出する抽出手段を備えることを特徴とする請求項３記載のバックライト装置。
【請求項５】
上記調整手段は、上記赤色ＬＥＤチップ、上記緑色ＬＥＤチップ及び上記青色ＬＥＤチップに供給する電流を調整することを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項６】
液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置を備える液晶表示装置であって、
上記バックライト装置は、
赤色を発光する赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップと、緑色を発光する緑色ＬＥＤチップと、青色を発光する青色ＬＥＤチップが任意の配列方法により複数個配置されてなるＬＥＤチップ基板と、
上記ＬＥＤチップ基板の上部に配設され、上記各ＬＥＤチップから発光される各色を拡散する拡散手段と、
上記ＬＥＤチップ基板により発せられている光に基づいて光量を検出する光量検出手段と、
上記光量検出手段で検出された光量に基づき、上記ＬＥＤチップ基板に供給する電流を調整する調整手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示部を後方から照射するバックライト装置及び、当該バックライト装置を有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、陰極線管（CRT:Cathode-Ray Tube）と比較して大型表示画面化、軽量化、薄型化、低電力消費化等が図られることから、例えば自発光型のＰＤＰ（Plasma Display Panel）等とともにテレビジョン受像機や各種のディスプレィ用に用いられるようになっている。液晶表示装置は、各種サイズの２枚の透明基板の間に液晶を封入し、電圧を印加することにより液晶分子の向きを変えて光透過率を変化させて所定の画像等を光学的に表示する。
【０００３】
液晶表示装置は、液晶自体が発光体ではないために、例えば液晶パネルの背面部に光源として機能するバックライトユニットが備えられる。バックライトユニットは、例えば一次光源、導光板、反射フィルム、レンズシート或いは拡散フィルム等を備え、液晶パネルに対して全面に亘って表示光を供給する。バックライトユニットには、従来一次光源として水銀やキセノンを蛍光管内に封入した冷陰極蛍光ランプ（CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられているが、冷陰極蛍光ランプが有する発光輝度が低い、寿命が短い或いは陰極側に低輝度領域が存在して均斉度等が悪い等の問題を解決しなければならない課題がある。
【０００４】
大型サイズの液晶表示装置においては、一般に拡散板の背面に複数本の長尺な冷陰極蛍光ランプを配置して表示光を液晶パネルに供給するエリアライト型バックライト（Area Litconfiguration Backlight）装置が備えられている。かかるエリアライト型バックライト装置においても、上述した冷陰極蛍光ランプに起因する問題を解決しなければならず、特に４０インチを超えるような大型テレビジョン受像機においては、高輝度化や高均斉度化の問題がより顕著となっている。
【０００５】
エリアライト型バックライト装置においては、上述した冷陰極蛍光ランプに代えて、拡散フィルムの背面側に多数個の光三原色の赤色と緑色と青色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（LED:Light Emitting Diode）という。）を２次元に配列して白色光を得るＬＥＤエリアライト型のバックライトが注目されている。かかるＬＥＤバックライト装置では、ＬＥＤの低コスト化に伴ってコスト低減が図られるとともに低消費電力で大型の液晶パネルに高輝度の表示が行われている。
【０００６】
また、各種バックライト装置においては、光源ユニットと透過型液晶パネルとの間に、光源から出射された表示光の機能変換を行うとともに均一化する光学機能シートブロックや拡散導光プレート及び光拡散プレートや反射シート等の種々の光学部材が配置される。バックライト装置においては、光拡散プレートが、一般に透明なアクリル樹脂等によって成形され、光源と対向する部位に入射される表示光の一部を透過させるとともに一部を反射させる機能を有する調光パターンが形成されている。特許文献１には、蛍光管と対向する領域に形成される複数の帯状調光パターンが、それぞれ多数個の反射ドットによって構成された光拡散プレートを備えている。光拡散プレートは、反射ドットを蛍光管の軸線から遠ざかるにしたがって面積が小さくなるように形成することにより、蛍光管から遠ざかるにしたがって光透過率が高くなって全体として均一化した光が放出されるように作用する。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３０１０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したバックライト装置では、赤色を発光する赤色ＬＥＤ、緑色を発光する緑色ＬＥＤ及び青色を発光する青色ＬＥＤは、それぞれのＬＥＤチップが個々にパッケージ化（例えば、砲弾型等）されている（図５）。パッケージ化されたＬＥＤチップ３０が、プリント基板などにマウントしその基板をバックライト本体に取り付け、その基板相互を配線材で接続する構造となっている。
【０００９】
バックライト装置のサイズにもよるが、一般的に、２００〜４００個程度のＬＥＤを８乃至２０枚程度の基板にマウントし、バックライト装置本体内に配置されている。本来バックライト装置は、平面的に発光し、均一な白色光を得ることを目的としており、そのためには上述のような場合には、各色を混色等するための光学系が必要になる。そのため、バックライト装置は、ある程度の厚みが必要となる。
【００１０】
また、バックライト装置のサイズが大型のものになると、数千個のＬＥＤが必要になり、大変な重量になってしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、厚みを抑え、大型化しても重量が抑制されるバックライト装置及び液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るバックライト装置は、上述の課題を解決するために、赤色を発光する赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップと、緑色を発光する緑色ＬＥＤチップと、青色を発光する青色ＬＥＤチップが任意の配列方法により複数個配置されてなるＬＥＤチップ基板と、ＬＥＤチップ基板の上部に配設され、各ＬＥＤチップから発光される各色を拡散する拡散手段と、ＬＥＤチップ基板により発せられている光に基づいて光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段で検出された光量に基づき、ＬＥＤチップ基板に供給する電流を調整する調整手段とを備える。
【００１３】
また、本発明に係る液晶表示装置は、上述の課題を解決するために、液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置を備える液晶表示装置であって、バックライト装置は、赤色を発光する赤色ＬＥＤチップと、緑色を発光する緑色ＬＥＤチップと、青色を発光する青色ＬＥＤチップが任意の配列方法により複数個配置されてなるＬＥＤチップ基板と、ＬＥＤチップ基板の上部に配設され、各ＬＥＤチップから発光される各色を拡散する拡散手段と、ＬＥＤチップ基板により発せられている光に基づいて光量を検出する光量検出手段と、光量検出手段で検出された光量に基づき、ＬＥＤチップ基板に供給する電流を調整する調整手段とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、ボンディング技術などによりバックライトユニットの配線を簡素化することができ、また、各ＬＥＤチップをパッケージ化しないため、コストダウンを図ることができる。
【００１５】
また、本発明では、パッケージ化されていないＬＥＤチップをバックライトユニットに用いるので、従来のバックライトユニットに比べて、ＬＥＤのパッケージ分だけ軽量化を図ることができ、また、薄型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態として図面に示した透過型液晶表示パネル１について、詳細に説明する。透過型液晶表示パネル１は、例えば、４０インチ以上の大型表示画面を有するテレビジョン受像機の表示パネルに用いられる。透過型液晶表示パネル１は、図１及び図３に示すように、液晶パネルユニット２と、この液晶パネルユニット２の背面側に組み合わされて表示光を供給するバックライトユニット３とを備えている。液晶パネルユニット２は、枠状の前面フレーム部材４と、液晶パネル５と、この液晶パネル５の外周縁部を前面フレーム部材４との間にスペーサ２Ａ、２Ｂやガイド部材２Ｃ等を介して挟み込んで保持する枠状の背面フレーム部材６とから構成される。
【００１７】
液晶パネル５は、詳細を省略するが、スペーサビーズ等によって対向間隔を保持された第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に液晶を封入し、この液晶に対して電圧を印加して液晶分子の向きを変えて光透過率を変化させる。液晶パネル５は、第１ガラス基板の内面に、ストライプ状の透明電極と、絶縁膜と、配向膜とが形成される。液晶パネル５は、第２ガラス基板の内面に、３原色のカラーフィルタと、オーバコート層と、ストライプ状の透明電極と、配向膜とが形成される。液晶パネル５は、第１ガラス基板と第２ガラス基板の表面に偏向フィルムと位相差フィルムとが接合される。
【００１８】
液晶パネル５は、ポリイミドからなる配向膜が液晶分子を界面に水平方向に配列し、偏向フィルムと位相差フィルムとが波長特性を無彩色化、白色化してカラーフィルタによるフルカラー化を図って受信画像等をカラー表示する。なお、液晶パネル５については、かかる構造に限定されるものではなく、従来提供されている種々の構成を備える液晶パネルであってもよいことは勿論である。
【００１９】
バックライトユニット３は、上述した液晶パネルユニット２の背面側に配置されて表示光を供給する発光ユニット７と、この発光ユニット７内に発生した熱を放熱する放熱ユニット８と、これら発光ユニット７と放熱ユニット８とを保持するとともに前面フレーム部材４や背面フレーム部材６と組み合わされて筐体に対する取付部材を構成するバックパネル９とを備える。バックライトライトユニット３は、液晶パネルユニット２の背面に対して全面に亘って対向する外形寸法を有しており、相対する対向空間部を光学的に密閉した状態で組み合わされる。
【００２０】
バックライトユニット３は、発光ユニット７が、光学シートブロック１０と多数個の発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）チップを有する発光ブロック１１とから構成される。また、本願発明では、パッケージ化されていないＬＥＤチップを用いることとする。
【００２１】
また、発光ブロック１１の詳細については、後述する。光学シートブロック１０は、液晶パネル５の背面側に対向して設置され、詳細を省略するが、例えば、偏光フィルム、位相差フィルム、プリズムシート或いは拡散フィルム等の各種の光学機能シートを積層してなる光学機能シート積層体１３や、拡散導光プレート１４や、拡散プレート１５や、光を反射する反射シート１６等から構成される。光学機能シート積層体１３は、詳細を省略するが発光ブロック１１から供給されて液晶パネル５に入射される表示光を直交する偏光成分に分解する機能シート、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能シート或いは表示光を拡散する機能シート等の種々の光学機能を奏する複数の光学機能シートが積層されて構成される。なお、光学機能シート積層体１３は、上述した光学機能シートに限定されるものではなく、例えば輝度向上を図る輝度向上フィルムや、位相差フィルムやプリズムシートを挟む上下２枚の拡散シート等を備えてもよい。
【００２２】
また、発光ブロック１１は、図２にＬＥＤチップ１２の配列の一例を示すように、配線基板１２ａ上に適宜の個数の赤色ＬＥＤチップ１２ａと緑色ＬＥＤチップ１２ｂと青色ＬＥＤチップ１２ｃとが、それぞれの色ごとに極性を一方向に揃えて縦列接続されてなっている。また、バックライトユニット３は、任意数のＬＥＤチップ１２が実装されてなる発光ブロック１１を１ユニットとし、複数ユニットで構成される。また、赤色ＬＥＤチップ１２ａ、緑色ＬＥＤチップ１２ｂ及び青色ＬＥＤチップ１２ｃは、波長の温度依存性を示すパラメータが±５０Ｋ（ケルビン）以内のものである。
【００２３】
なお、図２に示すＬＥＤチップ１２の配列では、赤色ＬＥＤチップ１２ａと緑色ＬＥＤチップ１２ｂと青色ＬＥＤチップ１２ｃとが順に配列されている例が示されているが、これに限られず、表示画面の大きさや各ＬＥＤチップ１２の発光能力等によって１ユニットのＬＥＤチップ１２の個数及びそれぞれに実装するＬＥＤチップ１２の組み合わせが適宜決定されるものである。
【００２４】
光学シートブロック１０は、拡散導光プレート１４が、光学機能シート積層体１３の液晶パネル５と対向する主面側に積層状態で配置され、発光ブロック１１から供給された表示光が背面側から入射される。拡散導光プレート１４は、導光性を有する透明な合成樹脂材、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等によって成形されたやや厚みのあるプレート体からなる。拡散導光プレート１４は、一方の主面側から入射された表示光を内部において屈折、反射させることによって拡散させながら導光し、他方の主面側から光学機能シート積層体１３へと入射させる。拡散導光プレート１４は、図３に示すように光学機能シート積層体１３とともにブラケット部材１４Ａを介してバックパネル９の外周壁部９ａに取り付けられる。
【００２５】
光学シートブロック１０は、拡散プレート１５と反射シート１６とが、相互の対向間隔と上述した拡散導光プレート１４との対向間隔を、図示しない多数個の光学スタッド部材によって保持されてバックパネル９に取り付けられる。拡散プレート１５は、透明な合成樹脂材料、例えばアクリル樹脂等によって成形されたプレート材であり、発光ブロック１１から供給された表示光が入射される。
【００２６】
光学シートブロック１０においては、上述したように各ＬＥＤチップ１２から出射される表示光の一部を拡散プレート１５によって周囲へと放射させることにより拡散導光プレート１４に対して部分的に高容量の表示光が直接入射されることによる部分的な高輝度部位が生じないように構成されている。光学シートブロック１０においては、拡散プレート１５によって周囲へと放射された表示光を反射シート１６によって再び拡散プレート１５を介して拡散導光プレート１４側へと反射させることにより光効率の向上を図っている。反射シート１６は、例えば、蛍光剤を含有した発泡性ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）材によって成形される。発泡性ＰＥＴ材は、約９５％程度の高反射率特性を有しており、金属光沢色と異なる色調で反射面の傷が目立たないといった特徴を有している。なお、反射シート１６については、例えば、鏡面を有する銀、アルミニウム或いはステンレス等によっても形成される。
【００２７】
光学シートブロック１０は、各ＬＥＤチップ１２から出射される表示光の一部が拡散プレート１５に対して臨界角を超えて入射されると、この拡散プレート１５の表面で反射されるようにする。光学シートブロック１０は、拡散プレート１５の表面からの反射光や各ＬＥＤチップ１２から周囲に放射されて反射シート１６によって反射された表示光の一部が、これら拡散プレート１５と反射シート１６との間で反復反射されることによって増反射原理による反射率の向上が図られるようにする。
【００２８】
ここで、バックライトユニット３のホワイトバランスを調整する調整装置２０の構成について説明する。
【００２９】
調整装置２０は、図４に示すように、各ＬＥＤチップ１２の発光量を検出するフォトセンサ２１の検出値を入力するセンサ入力部２２と、バックライトユニット３のホワイトバランスを調整する調整部２３と、調整部２３の結果に応じて各ＬＥＤチップ１２に電流を供給する電流供給部２４とを備える。
【００３０】
フォトセンサ２１は、バックライトユニット３を構成する発光ブロック１１の各ＬＥＤチップ１２の発光量を検出し、検出した発光量をセンサ入力部２２に供給する。また、フォトセンサ２１は、任意数のＬＥＤチップが実装されてなる発光ブロック１１上に直接配置されていても良い。また、フォトセンサ２１は、拡散プレート１５により反射された白色光を検出する。
【００３１】
調整部２３は、センサ入力部２２を介して入力された各ＬＥＤチップ１２の検出値に基づき、赤色ＬＥＤチップ１２ａ、緑色ＬＥＤチップ１２ｂ及び青色ＬＥＤチップ１２ｃに供給する電流量を決定する。調整部２３は、決定した各ＬＥＤチップ１２の電流値を電流供給部２４に供給する。また、調整部２３は、センサ入力部２２から供給されるフォトセンサ２１の検出値に基づき、所望のホワイトバランスをえるための輝度及び色度情報を抽出する。
【００３２】
電流供給部２４は、調整部２３から供給されたそれぞれのＬＥＤチップ１２の電流値にしたがって、バックライトユニット３に供給する。
【００３３】
このようにして、本願発明に係る透過型液晶表示パネル１は、液晶パネルユニット２と、液晶パネルユニット２の背面側に組み合わされて表示光を供給し、パッケージ化されていない赤色ＬＥＤチップ１２ａ、緑色ＬＥＤチップ１２ｂ及び青色ＬＥＤチップ１２ｃが複数個縦列配置されてなる発光ブロック１１により構成されるバックライトユニット３を有するので、ボンディング技術などによりバックライトユニット３の配線を簡素化することができ、また、各ＬＥＤチップをパッケージ化しないため、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
また、本願発明では、ＬＥＤチップを直接マウントする方式であるので、設計事項に応じて数千個のＬＥＤチップをマウントさせた場合であっても、従来のバックライトユニットに比べて、ＬＥＤのパッケージ分だけ軽量化を図ることができる。
【００３５】
また、本願発明では、パッケージ化されていないＬＥＤチップを用いるため、小規模なＬＥＤチップを用い、間隔を詰めて配置することにより、従来の同サイズのバックライトユニットに用いられていたＬＥＤよりも数の多いＬＥＤチップによりバックライトユニット３を構成することができるので、輝度を高くし、また、色の均一性を高くすることができ、従来のバックライトユニットで必要とされていた輝度を高くし、色の均一性を図るための光学系を削除することができ、また、拡散プレート１５と発光ユニット７間を適宜調整することにより、バックライトユニットの厚さを薄型化することができる。
【００３６】
また、本願発明では、ＬＥＤチップをマウントした同一基板上に、ＬＥＤチップを発光させるための駆動回路をマウントすることにより、駆動基板を取り込むことができる。
【００３７】
また、ＬＥＤは、温度変化により、また、経時的に光の強さが変化する性質がある。そこで本願発明では、赤色ＬＥＤチップ１２ａ、緑色ＬＥＤチップ１２ｂ及び青色ＬＥＤチップ１２ｃから発光される光を検出するフォトセンサ２１を発光ブロック１１にマウントし、かつ、当該フォトセンサにより検出された光量に基づいて、赤色ＬＥＤチップ１２ａ、緑色ＬＥＤチップ１２ｂ及び青色ＬＥＤチップ１２ｃに供給する電流量を決定する調整装置２０も発光ブロック１１にマウントし、フォトセンサ２１により検出された光量に基づいて、調整装置２０を制御して、発光ブロック１１から発光される光の輝度及び色度を一定に保つ制御部を設けるような構成であっても良い。
【００３８】
また、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態として示す透過型液晶表示パネルの要部分解斜視図である。
【図２】発光ブロックの構成例を示す図である。
【図３】透過型液晶表示パネルの要部縦断面図である。
【図４】バックライトユニットにより発光される白色のホワイトバランスを調整する調整装置のブロック図である。
【図５】パッケージ化されたＬＥＤを示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  透過型液晶表示パネル、２  液晶パネルユニット、３  バックライトユニット、４  前面フレーム部材、５  液晶パネル、６  背面フレーム部材、７  発光ユニット、８  放熱ユニット、９  バックパネル、９ａ  外周壁部、１０  光学シートブロック、１１  発光ブロック、１２  ＬＥＤチップ、１３  光学機能シート積層体、１４  拡散導光プレート、１４Ａ  ブラケット部材、１５  拡散プレート、１６  反射シート、２０  調整装置、２１  フォトセンサ、２２  センサ入力部、２３  調整部、２４  電流供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006269375.tif 000006
【図５】
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